一种基于HPLC和NB-IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统专利检索-测量值控制信号或类似信号的传输系统专利检索查询-专利查询网

一种基于HPLC和NB-IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统

专利类型	发明授权	法律事件	公开; 实质审查; 申请权转移; 授权;
专利有效性	有效专利	当前状态	授权
申请号	CN202110660055.5	申请日	2021-06-15
公开(公告)号	CN113364123B	公开(公告)日	2025-01-07
申请人	陕西银河电力仪表股份有限公司;	申请人类型	企业
发明人	王瑞毅; 顾海勇; 令平; 尚姣;	第一发明人	王瑞毅
权利人	陕西银河电力仪表股份有限公司	权利人类型	企业
当前权利人	陕西银河电力仪表股份有限公司	当前权利人类型	企业
省份	当前专利权人所在省份：陕西省	城市	当前专利权人所在城市：陕西省西安市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：陕西省西安市高新区毕原三路2328号	邮编	当前专利权人邮编：710075
主IPC国际分类	H02J13/00	所有IPC国际分类	H02J13/00 ; H04B3/54 ; H04L41/12 ; G08C17/02
专利引用数量	2	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	6	专利文献类型	B
专利代理机构	北京万知众信知识产权代理有限公司	专利代理人	李书英;
摘要	本发明提供了一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，包括与智能电表之间信号连接的通道选择模块，通道选择模块分别连接有HPLC模块和NB‑IoT模块；HPLC模块利用HPLC集中器与供电主站之间信号连接，供电主站与拓扑识别前置机之间信号连接，NB‑IoT模块通过运营平台与拓扑识别前置机之间信号连接，前置机相联；拓扑识别前置机对信息进行拓扑识别，并分析结果，将结果再传送给供电主站，完成配电网拓扑结构识别。本发明中的智能电表连接有通道选择模块，通道选择模块分别连接有HPLC模块和NB‑IoT模块，利用HPLC模块和NB‑IoT模块实现配电网拓扑识别，还能实现智能电表停电上报功能，使用NB‑IoT模块的网络时钟实现对智能电表的独立高精度较时，便捷实用。
权利要求	1.一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，其特征在于：包括与智能电表（1）之间信号连接的通道选择模块（2），所述通道选择模块（2）分别连接有HPLC模块（3）和NB‑IoT模块（5）；所述HPLC模块（3）通过电力线路连接有HPLC集中器（4），所述HPLC集中器（4）通过GPRS/ 4G网络与供电主站（6）之间信号连接，所述供电主站（6）与拓扑识别前置机（8）之间信号连接；所述NB‑IoT模块（5）通过天线与NB‑IoT蜂窝基站相联，再通过运营平台（7）与拓扑识别前置机（8）之间信号连接；所述拓扑识别前置机（8）对信息进行拓扑识别，并分析结果，将结果再传送给供电主站（6），完成配电网拓扑结构识别；多个所述NB‑IoT模块（5）将电流扰动信息经运营平台（7）传送给拓扑识别前置机（8）进行拓扑识别，然后将分析结果再传送给供电主站（6）；所述电流扰动具体为电力线路中某点电流突然跳动，即增加或减少；电流扰动的判断方式为：向智能电表（1）间隔T时间发送读电流指令，收到的相邻两次电流值增加或减少值大于\|∆I\|，则认为出现了电流扰动，假定在T0、T1、T2、.....Tn时刻向智能电表（1）发送读电流指令，T0、T1或T1、T2......Tn、Tn+1每相邻两次收到的电流值之差大于\|∆I\|，则出现了一次电流扰动；所述电流扰动分单点扰动和同步多点扰动，单点扰动是指有两只智能电表（1）同一时刻出现了电流扰动；多点扰动是指有两只以上智能电表（1）同一时刻出现了电流扰动；两只智能电表（1）在大于5次的同一时刻出现了电流扰动，两只智能电表（1）之间有拓扑关系，两只智能电表（1）之间是分表与分支总表关系或分支总表与总表关系；相同的多只智能电表（1）大于5次在同一时刻出现了电流扰动，多只智能电表（1）之间有拓扑关系，多只智能电表（1）之间是分支总表与多只分表关系或总表与多只分支总表关系，同一时刻电流值最大的智能电表是分支总表。 2.根据权利要求1所述的一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，其特征在于，所述NB‑IoT模块（5）电性连接有可充电电路及电池。 3.根据权利要求1所述的一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，其特征在于，所述通道选择模块（2）在HPLC模块（3）和智能电表（1）之间有通信往来时，禁止NB‑IoT模块（5）对智能电表（1）通信，当NB‑IoT模块（5）在与智能电表（1）通信时，HPLC模块（3）发起与智能电表（1）的通信，则NB‑IoT模块（5）将HPLC模块（3）发来的数据缓存，在NB‑IoT模块（5）与智能电表（1）通信结束时再将数据缓存发送给智能电表（1）。 4.根据权利要求1所述的一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，其特征在于，所述NB‑IoT模块（5）从NB‑IoT网络获取ms级高精度时钟，通过测试、计算或AI方式获取智能电表（1）的电流采集延时值，用于同步修正备用使用。 5.根据权利要求4所述的一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，其特征在于，所述电流采集延时值为开始发送读电流指令到智能电表（1）采集电流的时延。 6.根据权利要求1所述的一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，其特征在于，所述运营平台（7）由移动运营商网络和移动运营商云端平台以及广域网组成。
说明书全文	一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统技术领域 [0001] 本发明属于低压配电网拓扑识别方法技术领域，具体涉及一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统。背景技术 [0002] 随着电网状态估计技术的发展，电力系统拓扑结构分析方法得到了专家和学者的广泛重视，传统的电力系统拓扑分析方法一般将拓扑结构表述为链表关系，用图论中的搜索技术，如深度优先搜索法和广度优先搜索法分析节点的连通性。这种方法一般需要建立反映拓扑结构的链表，通过处理链表实现拓扑分析。 [0003] 低压配电网承担着电力网末端输送生活用电的关键职能，其中通过低压配电系统拓扑自动识别方法来计算园区、小区、楼宇内各电气设备的连接关系，并用一定的方式把这些连接关系进行存储，拓扑分析在低压配电系统损计算、节能分析中处于十分重要的位置。 [0004] 现有的低压配电中智能电表网拓扑结构识别效率较慢，而且低压配电中智能电表网大多采用一种单一的通信方式，通信的可靠性较差。发明内容 [0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，包括与智能电表之间信号连接的通道选择模块，所述通道选择模块分别连接有HPLC模块和NB‑IoT模块； [0007] 所述HPLC模块通过电力线路连接有HPLC集中器，所述HPLC集中器通过GPRS/4G网络与供电主站之间信号连接，所述供电主站与拓扑识别前置机之间信号连接； [0008] 所述NB‑IoT模块通过天线与NB‑IoT蜂窝基站相联，再通过运营平台与拓扑识别前置机之间信号连接，前置机相联； [0009] 所述拓扑识别前置机对信息进行拓扑识别，并分析结果，将结果再传送给供电主站，完成配电网拓扑结构识别。 [0010] 优选的，所述NB‑IoT模块电性连接有可充电电路及电池。 [0011] 优选的，所述通道选择模块在HPLC模块和智能电表之间有通信往来时，禁止NB‑IoT模块对智能电表通信，当NB‑IoT模块在与智能电表通信时，HPLC模块发起与智能电表的通信，则NB‑IoT模块将HPLC模块发来的数据缓存，在NB‑IoT模块与智能电表通信结束时再将数据缓存发送给智能电表。 [0012] 优选的，所述NB‑IoT模块从NB‑IoT网络获取ms级高精度时钟，通过测试、计算或AI方式获取智能电表1的电流采集延时值，用于同步修正备用使用。 [0013] 优选的，所述电流采集延时值为开始发送读电流指令到智能电表1采集电流的时延。 [0014] 优选的，多个所述NB‑IoT模块将电流扰动信息经运营平台传送给拓扑识别前置机进行拓扑识别，然后将分析结果再传送给供电主站。 [0015] 优选的，所述电流扰动具体为电力线路中某点电流突然跳动，即增加或减少； [0016] 电流扰动的判断方式为：向智能电表1间隔T时间发送读电流指令，收到的相邻两次电流值增加或减少值之差大于\|ΔI\|，则认为出现了电流扰动，假定在T0、T1、T2、.....Tn时刻向智能电表1发送读电流指令，T0、T1或T1、T2......Tn、Tn+1每两次收到的电流值之差大于\|ΔI\|，则出现了一次电流扰动。 [0017] 优选的，所述电流扰动分单点扰动和同步多点扰动，单点扰动是指有两只智能电表同一时刻出现了电流扰动；多点扰动是指有两只以上智能电表同一时刻出现了电流扰动。 [0018] 优选的，所述运营平台由移动运营商网络和移动运营商云端平台以及广域网组成。 [0019] 本发明与现有技术相比具有以下优点： [0020] 本发明中的智能电表连接有通道选择模块，通道选择模块分别连接有HPLC模块和NB‑IoT模块，通道选择模块在HPLC模块和智能电表之间有通信往来时，禁止NB‑IoT模块对智能电表通信，当NB‑IoT模块在与智能电表通信时，HPLC模块发起与智能电表的通信，则NB‑IoT模块将HPLC模块发来的数据缓存，在NB‑IoT模块与智能电表通信结束时再将数据缓存发送给智能电表，HPLC模块通过电力线路连接有HPLC集中器，HPLC集中器通过GPRS/4G网络与供电主站之间信号连接，供电主站与拓扑识别前置机之间信号连接，NB‑IoT模块再通过运营平台与拓扑识别前置机之间信号连接，拓扑识别前置机对信息进行拓扑识别，并分析结果，将结果再传送给供电主站，完成配电网拓扑结构识别，利用HPLC模块和NB‑IoT模块实现配电网拓扑识别，还能实现智能电表停电上报功能，使用NB‑IoT模块的网络时钟实现对智能电表的独立高精度较时，便捷实用。附图说明 [0021] 图1是本发明整体结构分解图； [0022] 附图标记说明： [0023] 1‑智能电表；2‑通道选择模块；3‑HPLC模块；4‑HPLC集中器；5‑NB‑IoT模块；6‑供电主站；7‑运营平台；8‑拓扑识别前置机。具体实施方式 [0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0025] 如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统，包括与智能电表1之间信号连接的通道选择模块2，所述通道选择模块2分别连接有HPLC模块3和NB‑IoT模块5； [0026] 所述通道选择模块2在HPLC模块3和智能电表1之间有通信往来时，禁止NB‑IoT模块5对智能电表1通信，当NB‑IoT模块5在与智能电表1通信时，HPLC模块3发起与智能电表1的通信，则NB‑IoT模块5将HPLC模块3发来的数据缓存，在NB‑IoT模块5与智能电表1通信结束时再将数据缓存发送给智能电表1。 [0027] 所述HPLC模块3通过电力线路连接有HPLC集中器4，所述HPLC集中器4通过GPRS/4G网络与供电主站6之间信号连接，所述供电主站6与拓扑识别前置机8之间信号连接； [0028] 所述NB‑IoT模块5电性连接有可充电电路及电池，当检测电路检测到停/上电时，通过NB‑IoT模块5向供电主站6上报停/上电，停电期间由电池供电。 [0029] 所述NB‑IoT模块5通过天线与NB‑IoT蜂窝基站相联，所述NB‑IoT模块5从NB‑IoT网络获取ms级高精度时钟，通过测试、计算或AI方式获取智能电表1的电流采集延时值，用于同步修正备用使用，所述电流采集延时值为开始发送读电流指令到智能电表1采集电流的时延。 [0030] 所述NB‑IoT模块5再通过运营平台7与拓扑识别前置机8之间信号连接，所述运营平台7由移动运营商网络和移动运营商云端平台以及广域网组成； [0031] 所述拓扑识别前置机8对信息进行拓扑识别，并分析结果，将结果再传送给供电主站6，完成配电网拓扑结构识别。 [0032] 多个所述NB‑IoT模块5将电流扰动信息经运营平台7传送给拓扑识别前置机8进行拓扑识别，然后将分析结果再传送给供电主站6。 [0033] 所述电流扰动具体为电力线路中某点电流突然跳动，即增加或减少；电流扰动的判断方式为：向智能电表1间隔T时间发送读电流指令，收到的相邻两次电流值增加或减少值之差大于\|ΔI\|，则认为出现了电流扰动，假定在T0、T1、T2、.....Tn时刻向智能电表1发送读电流指令，T0、T1或T1、T2......Tn、Tn+1每两次收到的电流值之差大于\|ΔI\|，则出现了一次电流扰动。 [0034] 所述电流扰动分单点扰动和同步多点扰动，单点扰动是指有两只智能电表1同一时刻出现了电流扰动；多点扰动是指有两只以上智能电表1同一时刻出现了电流扰动。 [0035] 本实施例中，设定特定的两只智能电表1同一时刻出现了电流扰动，它们之间可能有拓扑关系，二者之间可能是分表与分支总表，分支总表与总表关系，这样特定的两只智能电表称为关联电表对。 [0036] 特定的两只智能电表1在大于5次的同一时刻出现了电流扰动，它们之间肯定有拓扑关系，二者之间肯定是某分表与分支总表、分支总表与总表关系。 [0037] 特定的多只智能电表1同一时刻出现了电流扰动，它们之间可能有拓扑关系，它们之间可能是分支总表与多只分表、总表与多只分支总表关系，同一时刻电流值最大的智能电表可能是分支总表。 [0038] 确定的多次相同的多只智能电1表大于5次在同一时刻出现了电流扰动，它们之间肯定有拓扑关系，它们之间肯定是分支总表与多只分表、总表与多只分支总表关系，同一时刻电流值最大的智能电表肯定是分支总表。 [0039] 特定的两只三相智能电表1或确定的多只三相智能电表1在ABC三相同一时刻出现了电流扰动，它们之间有拓扑关系的确定性高于两只或多只单相智能电表。 [0040] 确定的多只智能电表1在同一时刻扰动后电流值为零，它们之间可能是分支总表与多只分表、总表与多只分支总表关系，此多只智能电表1可能是某分支的全部电表。 [0041] 确定的多只智能电表大于5次在同一时刻扰动后电流值为零，它们之间肯定是分支总表与多只分表、总表与多只分支总表关系，此多只智能电表1肯定是某分支的全部电表。 [0042] 电流扰动的辐值误差不影响上述判断，总表电流扰动的辐值与多只分表电流扰动辐值之和有较大误差不影响上述判断。拓扑识别前置机8分块识别分析电力网络拓扑结构，每个块的最大数量仅为完整覆盖本台区的所有NB‑IoT模块5的智能电表数。 [0043] 基于上述认定，可以实现对低压配电网拓扑结构识别，功率扰动与电流扰动类似，使用功率扰动方法，也可以实现中压和中/低压电网拓扑结构识别。 [0044] 配电网拓扑结构识别的实现过程包括以下步骤： [0045] S1、确定本台区所有可能智能电表； [0046] a、确定台区总表； [0047] b、使用HPLC模块3确定可能台区分表； [0048] c、使用NB‑IoT模块5的小区ID法，即搜索完整覆盖本台区的所有NB‑IoT模块5的小区，确定所有可能分表。NB‑IoT小区可能分表是台区电表最大集合，HPLC模块3确定的可能分表是台区电表最小集合，NB‑IoT小区可能分表外的任何电表都不在本台区。 [0049] S2、输入现有预知网络结构供分析软件参考； [0050] S3、同步较准； [0051] a、对各智能电表1电表的NB‑IoT模块5进行时钟同步较准，本台区所有可能智能电表1的NB‑IoT模块5的时钟值绝对误差小于5mS； [0052] b、启动各智能电表1“发_采”延时测试，NB‑IoT模块5部分智能电表1发送读电流指令，等效判断从发指令开始到电表电流采样所需要的时间，该值用于修正扰动时标； [0053] c、初步设定各智能电表1电流扰动幅值，供电主站6发送指令给智能电表1； [0054] d、各智能电表1依据供电主站6指令设置电流扰动采样周期； [0055] S4、启动电流扰动数据采集，等待各智能电表1的NB‑IoT模块5不断上报电流扰动数据。 [0056] S5、随动分析； [0057] a、依据上述设定进行拓扑结构分析； [0058] b、采样幅值设定与网络拓朴的清晰度相关联； [0059] c、确定性顺序：分合闸‑单点大扰动‑多点小扰动； [0060] d、多次出现在关联电表对中的电表，可能是分支总表或总表； [0061] e、冻结分支可能主从电表电流，若符合∑关系，确认拓扑分支及总分表； [0062] f、在未装智能电表1的必要节点补点； [0063] g、合理时间内的多点同步扰动为分合闸，长时间有分闸群扰动而无合闸群扰动的为切改； [0064] h、依据需要调整电流扰动幅值或采样周期； [0065] i、对于中压/低压部分的网络拓扑识别，可采用功率扰动法来识别，引入人工智能相关算法，实现网络拓扑结构识别。 [0066] 利用本实施例中的基于HPLC和NB‑IoT双模通信实现配电网拓扑识别系统可实现智能电表1停电上报功能，还能使用NB‑IoT模块5的网络时钟实现对智能电表1的独立高精度较时； [0067] 同时，本方案还可实现台区识别、相序识别，辅以地理信息系统，可实现停电故障区域判别等作用，便捷实用。 [0068] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。 [0069] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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